Dimensionierung von Stahlquerschnitten
Der Nachweis eines Stahlquerschnitts wird für zwei verschiedene Lastfälle durchgeführt:
- für den maximalen Wert des Biegemoments und der entsprechenden Scherkraft (Mmax + Q)
- für den maximalen Wert der Scherkraft und das entsprechende Biegemoment (Qmax + M)
In beiden Fällen wird die Belastung auch durch der Normalkrafteinwirkung beeinflusst, die separat eingegeben wird. Ihr Wert ist für beide Lastfälle gleich. Die innere Kräfte werden vor der Berechnung noch mit der Berechnungsbeiwert von Querschnittsspannung multipliziert. Dieser Koeffizient drückt den Grad der Unsicherheit bei der Bestimmung der theoretischen Werte der inneren Kräfte aus und bringt eine gewisse Sicherheit in die Berechnung mit theoretisch bestimmten Werten ein. Der Wert dieses Beiwerts wird ausschließlich vom Benutzer bestimmt.
Das Programm "Verbauwand" verwendet zur Dimensionierung von Stahlquerschnitten folgende Berechnungsmethoden:
- Nachweis nach EN 1993-1-1 (EC 3)
- Nachweis nach CSN 73 1401
- Nachweis nach dem Sicherheitsfaktor
- Nachweis nach der Theorie der Grenzzustände
- Nachweis nach GB 50017-2017
Jeder Querschnitt wird für die drei Arten der Belastung berücksichtigt:
1. Überprüfung auf Biegung und Normalkraft
Es wird die Überprüfung der Normalspannung σ am Rand des Querschnitts durchgeführt, die durch der Formel gegeben wird:
wo: | M | - | Biegemoment |
W | - | elastischen Querschnittsmodul | |
N | - | Normalkraft | |
A | - | Querschnittsfläche |
2. Überprüfung auf Scherung
Es wird die Überprüfung der Scherspannung σ im Schwerpunkt des Querschnitts, die durch der Formel gegeben wird:
wo: | Q | - | Scherkraft |
S | - | statischen Querschnittsmoment | |
I | - | Flächenträgheitsmoment | |
t | - | Querschnittsbreite (Dicke) in seinem Schwerpunkt |
3. Überprüfung des ebenen Spannungszustands bei der Kombination der Spannungen σ1 und τ1 am kritischen Belastungsort
Die äquivalente Spannung bei dem ebenen Spannungszustand wird nach der Formel bestimmt:
Alle Überprüfungen werden unter der Voraussetzung der elastischen (dehnbaren) Wirkung des Materials, die Plastizität wird nicht berücksichtigt.
Überprüfung von I-Stahlquerschnitten
Innere Kräfte werden im Programm Verbauwand für 1 Lfm der Konstruktionsbreite berechnet, aus der Berechnung werden also die Werte der Scherkräfte Q in kN/m und der Biegemomente M in kNm/m ermittelt. Für die Dimensionierung von einzelnen I-Stahlquerschnitten werden diese berechneten inneren Kräfte automatisch mit ihrem axialen Abstand Q in kN vor ihrer Überprüfung multipliziert, um ihre Werte im Schwerpunkt des Querschnitts zu erhalten, d. h. die Scherkräfte Q in kN und Biegemomente M in kNm. Die Normalspannung σ wird an der äußeren Vorderseite der Flanschen überprüft. Die Scherspannung τ wird im Schwerpunkt, also in der Mitte der Wandhöhe, bewertet. Der ebenen Spannungszustand σk wird an der Wand an der Stelle der Verbindung von Flanschen (Schnitt 1) überprüft.
Nachweis von Spundbohlenwand
Der Nachweis wird für einen Wandabschnitt einer Einheitslänge durchgeführt. Alle Querschnittseigenschaften werden daher nicht für eine einzelne Spundwand bestimmt, sondern für einen Wandabschnitt einer Einheitslänge. Die Normalspannung σ wird an der äußeren Vorderseite der Rücken der Spundbohlen überprüft. Die Scherspannung τ wird im Schwerpunkt der Wand ausgewertet, d. h. für U-förmige Spundbohlen an der Stelle des Verschlusses und für die Z-förmigen Spundbohlen in der Mitte der geneigten Spundbohlenwände. Die ebene Spannung σk wird an den Wänden der Spundbohlen an den Orten überprüft, an denen die Spundbohlen verbunden sind (Schnitt 1).